Mikrostruktura i właściwości mechaniczne

Stopów tytanu

Mikrostruktura stopów tytanu

Stopy tytanu mają różnorodne procesy obróbki na gorąco i bardzo złożone przemiany fazowe. Istnieje wiele typów struktur, w tym struktura dwufazowa, trójfazowa, równoosiowa, struktura koszykowa i struktura Widmanstättena. Różne mikrostruktury będą miały różne właściwości mechaniczne, a struktura determinuje wydajność.

Właściwości mechaniczne stopów tytanu

Tytan jodkowy, który można odkształcić o 90% w temperaturze pokojowej, ma dobrą plastyczność. Nie występuje kruche pękanie w temperaturze około 77K, a próbki z karbem poddane obróbce udarowej. Wydłużenie i przewężenie tytanu jodkowego rosną wraz ze wzrostem temperatury, a wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności maleją wraz ze wzrostem temperatury.

Zanieczyszczenia N, O i C tytanu są uporządkowane od największej do najmniejszej, co może zwiększyć wytrzymałość na rozciąganie tytanu i zmniejszyć jego plastyczność. W stopach tytanu o zawartości H 0,012~0,015% (wag.), wpływ na właściwości mechaniczne próbek gwałtownie maleje, a ich wrażliwość na karb znacznie wzrasta, co prowadzi do tak zwanego "kruchego pękania wodorowego".

Oprócz powyższych pierwiastków, wpływ siedmiu powszechnych pierwiastków na wytrzymałość tytanu, od silnego do słabego, to Cr, Co, Nb, Mn, Fe, V i Sn, które również mogą poprawić wytrzymałość stopów tytanu.

W porównaniu ze stopami aluminium i magnezu, jego wytrzymałość jest wyższa niż wielu stali stopowych. Wytrzymałość stopów tytanu jest około 5 razy większa niż stopów magnezu i ponad 2 razy większa niż aluminium.

Jednak zmiana stopów tytanu jest bardzo mała, a wytrzymałość stopów magnezu i aluminium w temperaturze 673K jest znacznie zmniejszona w porównaniu z temperaturą pokojową. Współczynnik sprężystości stopów tytanu jest około ponad jeden raz większy niż stali.

Wytrzymałość na rozciąganie zwykłych stopów tytanu wynosi 280MPa~1100MPa, co jest najwyższą wytrzymałością właściwą stopów tytanu spośród wszystkich obecnie stosowanych materiałów metalowych. Wytrzymałość na rozciąganie może osiągnąć 1270MPa~1480MPa w przypadku stopów tytanu o wysokiej wytrzymałości.